计算机操作系统PV操作例题
操作系统PV操作习题
操作系统PV操作习题⼀、⽤P、V操作描述前趋关系。
P1、P2、P3、P4、P5、P6为⼀组合作进程，其前趋图如图2．3所⽰，试⽤P、V 操作描述这6个进程的同步。
p23图2．3说明任务启动后P1先执⾏，当它结束后P2、P3可以开始执⾏，P2完成后P4、P5可以开始执⾏，仅当P3、P4、P5都执⾏完后，P6才能开始执⾏。
为了确保这⼀执⾏顺序，设置5个同步信号量n、摄、f3、f4、g分别表⽰进程P1、P2、P3、P4、P5是否执⾏完成，其初值均为0。
这6个进程的同步描述如下：图2．3 描述进程执⾏先后次序的前趋图int f1=0; /*表⽰进程P1是否执⾏完成*／int f2=0; /*表⽰进程P2是否执⾏完成*／int f3=0; /*表⽰进程P3是否执⾏完成*／int f4=0; /*表⽰进程P4是否执⾏完成*／int f5=0; /*表⽰进程P5是否执⾏完成*／main() {cobeginP1( );P2( );P3( );P4( );P5( );P6( );coend}P1 ( ){┇v(f1);v(f1)：}P2 ( ){p(f1);┇v(f2);v(f2);)P3 ( ){p(f1);┇v(f3);}P4( ){p(f2);┇v(f4);}P5 ( ){p(f2);┇v(f5);}P6( ){p(f3);p(f4);p(f5);┇}⼆、⽣产者-消费者问题p25⽣产者-消费者问题是最著名的进程同步问题。
它描述了⼀组⽣产者向⼀组消费者提供产品，它们共享⼀个有界缓冲区，⽣产者向其中投放产品，消费者从中取得产品。
⽣产者-消费者问题是许多相互合作进程的⼀种抽象。
例如，在输⼊时，输⼊进程是⽣产者，计算进程是消费者;在输出时，计算进程是⽣产者，打印进程是消费者。
因此，该问题具有很⼤实⽤价值。
我们把⼀个长度为n的有界缓冲区(n>0)与⼀群⽣产者进程P１、P２、…、Pm和⼀群消费者进程C１、C２、…、Ck 联系起来，如图2．4所⽰。
pv原语例题
pv原语例题
（原创实用版）
目录
1.PV 原语的概念
2.PV 原语的例子
3.PV 原语的例题解析
正文
1.PV 原语的概念
PV 原语（PV 操作）是计算机科学中一种用于实现并发控制的原子操作。
PV 原语全称为 Procedure Call，是进程调用另一种进程所提供的服务。
PV 原语广泛应用于操作系统、数据库和网络系统等领域，以实现多进程或多线程之间的同步与互斥。
2.PV 原语的例子
PV 原语有很多实现方式，下面举一个简单的例子来说明 PV 原语的基本概念。
假设有两个进程 P1 和 P2，它们需要共享一个整数变量 count。
为了保证数据的一致性，当 P1 进程修改 count 的值时，需要确保 P2 进程不能同时修改 count。
可以使用 PV 原语来实现这一需求。
P1 进程：
```
int count = 0;
PV(P2_count); // 调用 P2 进程提供的 PV 操作
count++;
V(P2_count); // 释放 P2 进程的 PV 操作
```
P2 进程：
```
int count = 0;
PV(P1_count); // 调用 P1 进程提供的 PV 操作
count++;
V(P1_count); // 释放 P1 进程的 PV 操作
```
3.PV 原语的例题解析
假设有一个系统，需要实现生产者 - 消费者问题。
生产者进程负责生产产品，消费者进程负责消费产品。
为了避免竞争条件和死锁，可以使用 PV 原语来实现生产者和消费者之间的同步与互斥。
操作系统 PV操作习题答案
4有三个并发进程，R负责从输入设备读入信息并传送给M，M将信息加工并传送给P，P将打印输出，写出下列条件下的并发程序：单缓冲区，缓冲区信号量初值mutex1=1; mutex2=1;buffeR-M // R 和M之间的bufbufferM_P // M 和P之间的buf另外R 自己的缓存区data_buf1,另外M 自己的缓存区data_buf2,另外P 自己的缓存区data_buf3,Procedure R：beginwhile true dodata_buf1 = 读入数据P(mutex1);buffeR-M = data_buf1;V(mutex1);endend;Procedure M:beginwhile true doP(mutex2);P(mutex1);Data_buf2 = bufferR_M;处理Data_buf2；BufferM_P = data_buf2V(mutex1);V(mutex2);endend;Procedure P:beginwhile true doP(mutex2);Data_buf3:= BufferM_P;V(mutex2);V(empty);打印输出数据endend;双缓冲区，缓冲区信号量初值mutex1=1; mutex2=1; Empty1 = 2, full1 = 0; empty2=2, full2=0; buffeR-M[2] // R 和M之间的buf，有两个bufferM_P[2] // M 和P之间的buf 有两个另外R 自己有缓存区data_buf1,另外M 自己有缓存区data_buf2,另外P 自己有缓存区data_buf3,var：i,j,k,nProcedure R：beginwhile true dodata_buf1 = 读入数据P(empty1)P(mutex1);buffeR-M[i] = data_buf1;i=(i+1)mod 2;V(mutex1);V(full1)endend;Procedure M:beginwhile true doP(full1);P(mutex1);Data_buf2 = bufferR_M[j];j=(j+1) mod 2V(mutex1);P(empty1);处理Data_buf2；P(empty2);P(mutex2)BufferM_P[k] = data_buf2;k=(k+1) mod 2V(mutex2);V(full2);endend;Procedure P:beginwhile true doP(full2);P(mutex2);Data_buf3:= BufferM_P[n];n=(n+1) mod 2V(mutex2);V(empty2);打印输出数据endend;设有三个进程A、B、C，其中A与B构成一对生产者与消费者（A为生产者，B为消费者），共享一个由n个缓冲块组成的缓冲池；B与C也构成一对生产者与消费者（此时B为生产者，C为消费者），共享另一个由m个缓冲块组成的缓冲池。
第11课PV操作练习
P(S1)； 将缓冲区R中记 从T中取出记录 录拷贝到缓冲区 放入文件G中; T中; V(S2);
此种解法是否正确： GET: P(S1)； 从文件F取记录 放入缓冲区R中; V(S2); COPY: P(S2)； 将缓冲区R中记 录拷贝到缓冲区 T中; V(S3); PUT: P(S3)； 从T中取出记录 放入文件G中; V(S1);
P145 GET: P(S2)； 从文件F取记录 放入缓冲区R中; V(S1); COPY: PUT:
信号量S1,S2 初始值S1=0;S2=0
P(S1)； 将缓冲区R中记 从T中取出记录 录拷贝到缓冲区 放入文件G中; T中; V(S2);
此种解法是否正确： GET: P(S1)； 从文件F取记录 放入缓冲区R中; V(S2); COPY: P(S2)； 将缓冲区R中记 录拷贝到缓冲区 T中; V(S3); PUT: P(S3)； 从T中取出记录 放入文件G中; V(S1);
课堂练习
独木桥问题。某条河上只有一座独木桥， 以便行人过桥，现在河的两边都有人要过 桥，按照下面的规则过桥，为了保证过桥 安全，请用P，V操作分别实现正确的管理。 过桥的规则： 每次只允许一个人过桥
课堂练习
独木桥问题。某条河上只有一座独木桥， 以便行人过桥，现在河的两边都有人要过 桥，按照下面的规则过桥，为了保证过桥 安全，请用P，V操作分别实现正确的管理。 过桥的规则： 同一方向的可连续过桥，某方向有人过桥 时另一方向的人要等待。
课堂练习
独木桥问题。某条河上只有一座独木桥， 以便行人过桥，现在河的两边都有人要过 桥，按照下面的规则过桥，为了保证过桥 安全，请用P，V操作分别实现正确的管理。 过桥的规则： 当独木桥上有自东向西的行人时，同方向 的行人可以同时过桥，从西向东的方向， 只允许一个人单独过桥。
操作系统PV例题讲解
问题：（实现 4 个进程使用某一个需互斥使用的资源） 1）这样定义 P、V 操作是否有问题？
不合理：先进后出；可能“无限等待”
2）先考虑用这样的 P、V 操作实现 N 个进程竞争使用某一共享变量的互斥机制。 思路：令等待队列中始终只有一个进程。 将 “栈” 变成 “队列”
IF fork [i]=used THEN test_and_pick_up=false
ELSE BEGIN fork [i]:=used; test_and_pick_up:=true END
END;
PROCEDURE put_down(i:0..4); BEGIN fork [i]=free; signal (queue [i]); END;
Then V(buff[j].empty)； V(buff[j].mutex); j:=(j+1) mod k Until false; End
37.对 PV 操作定义做如下修改
P(s):
s:=s-1;
If s<0
Then 将本进程插入相应队列末尾等待；
V(s)：
s:=s+1; If s<=0 Then
} }
消费者： Void consumer (void); {
int item, I;
Message m; For (i=0;i<N; i++) send (producer, &m); While (TRUE){
Receive ( producer ,&m)； Extract_item( &m, &item); Send (producer ,&m); Consumer_item(item); } }
操作系统PV操作习题
操作系统PV操作习题操作系统PV操作习题-----------------------------------------------------1、引言在操作系统中，PV操作（也称作P操作和V操作）是用于进程同步的一种常见机制。
P操作用于获取或申请资源，V操作用于释放资源。
本文将为您提供一些关于PV操作的习题，以帮助您巩固相关的概念和原理。
2、PV操作基本概念2.1 P操作描述P操作的基本概念和含义，以及在实际应用中的具体场景。
2.2 V操作解释V操作的基本概念和含义，并举例说明其在实际问题中的应用。
3、PV操作习题集3.1 习题一、生产者-消费者问题描述一个典型的生产者-消费者问题，并通过使用P操作和V操作对其进行解决。
3.2 习题二、读者-写者问题解释一个典型的读者-写者问题，并使用PV操作来实现对该问题的解决。
3.3 习题三、哲学家就餐问题描述哲学家就餐问题的场景，并说明如何采用PV操作来解决这一问题。
4、常见PV操作错误4.1 死锁解释什么是死锁以及为什么会发生死锁现象，同时提供一些避免死锁的方法。
4.2 饥饿描述什么是饥饿，以及一些可能导致饥饿的常见原因，并提供解决饥饿问题的一些策略。
5、附录本文档附带以下附件:- 习题的解答和详细说明- 相关的代码示例6、法律名词及注释在本文档中，涉及的法律名词及其注释如下：- PV操作：即P操作和V操作，用于进程同步的一种机制。
- 生产者-消费者问题：一种经典的并发控制问题，涉及到生产者和消费者之间的资源竞争。
- 读者-写者问题：一种并发控制问题，涉及到多个读者和写者对共享资源的访问。
- 哲学家就餐问题：一种经典的并发控制问题，涉及到多个哲学家通过共享的餐具进行就餐。
例题以及习题pv操作3
【实战3】理发师问题理发店有一位理发师、一把理发椅及三把供等候理发的顾客坐的椅子。
如果没有顾客，理发师就去睡觉。
如果顾客来时所有的椅子都有人，那么顾客就离去。
如果理发师在忙而有空闲的椅子，那么顾客就会坐在其中的一个空闲的椅子上。
如果理发师在睡觉，顾客会唤醒他。
请利用信号量（semaphores），写个程序来协调理发师和顾客进程。
【浙江大学2007】int count=0;//记录理发店里的顾客数量semaphore mutex=1;//用于互斥访问count变量所用的信号量semaphore barber_chair=0;//semaphore wait_chair=3;//顾客等待时可坐的椅子semaphore ready=0;//坐在等候椅子上等待理发的顾客数量Barber(){//理发师进程while(1){wait(ready);//是否有顾客在等待理发，没有则阻塞signal(barber_chair);//请等待时间最长的顾客坐到理发椅上signal(wait_chair);//坐到理发椅上的顾客让出一个等待时可坐的椅子barbering//给顾客理发}}Customer(){//顾客进程i{wait(mutex);if(count>=4){//如果理发店已经有四个顾客了signal(mutex);leave //走人}else{//理发店里顾客不足4个count++;//更新顾客人数signal(mutex);}wait(wait_chair);//先请求坐等待时坐的椅子signal(ready);//告诉理发师又有一位顾客准好了，等待理发wait(barber_chair);//再请求坐理发椅be barberedwait(mutex);count--;//更新店里的顾客人数signal(mutex);}}【练习1】 如图所示，有多个PUT 操作同时向BUFF1放数据，有一个MOVE 操作不断地将BUFF1的数据移到BUFF2，有多个GET 操作不断地从BUFF2中将数据取走。
PV操作例题
PV操作例题问题1一个司机与售票员的例子在公共汽车上，为保证乘客的安全，司机和售票员应协调工作：停放后就可以进门，第一关车门后就可以行车。
用pv操作方式去同时实现他们之间的协同。
s1：与否容许司机启动汽车的变量s2：与否容许售票员进门的变量driver()//司机进程{while(1)//不停地循环{p(s1);//命令启动汽车启动汽车;正常行车；至东站停放；v(s2);//释放开门变量，相当于通知售票员可以开门}}busman()//售票员进程{while(1){第一关车门;v(s1)；//释放开车变量，相当于通知司机可以开车售票p(s2)；//命令进门驾车门；上下乘客；}}注意：busman()driver()两个不停循环的函数问题2图书馆存有100个座位，每位步入图书馆的读者必须在登记表上备案，选择退出时必须在登记表上冻结。
必须几个程序？存有多少个进程？（请问：一个程序；为每个读者设立一个进程）（1）当图书馆中没有座位时，后到的读者在图书馆为等待（阻塞）（2）当图书馆中没有座位时，后到的读者不等待，立即回家。
求解（1)设信号量：s=100;mutex=1p(s)p(mutex)备案v(mutex)写作p(mutex)注销v(mutex)v(s)求解(2)设整型变量count=100;信号量：mutex=1;p(mutex);if(count==0){v(mutex);return;} count=count-1;备案v(mutex);阅读p(mutex);count=count+1;v(mutex);return;问题3存有一座东西方向的独木桥；用p,v操作方式同时实现：（1）每次只容许一个人过桥；（2）当独木桥上有行人时，同方向的行人可以同时过桥，相反方向的人必须等待。
（3）当独木桥上有自东向西的行人时，同方向的行人可以同时过桥，从西向东的方向，只允许一个人单独过桥。
（此问题和读者与写者问题相同,东向西的为读者，西向东的为写者）。
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问题1 一个司机与售票员的例子 在公共汽车上，为保证乘客的安全，司机和售票员应协调工作： 停车后才能开门，关车门后才能行车。用PV操作来实现他们之间的协调。 S1：是否允许司机启动汽车的变量 S2：是否允许售票员开门的变量 driver()//司机进程 { while (1)//不停地循环 { P(S1);//请求启动汽车 启动汽车; 正常行车； 到站停车； V(S2); //释放开门变量，相当于通知售票员可以开门 } } busman()//售票员进程 { while(1) { 关车门; V(S1)；//释放开车变量，相当于通知司机可以开车 售票 P(S2)；//请求开门 开车门； 上下乘客； } } 注意：busman() driver() 两个不停循环的函数
问题2 图书馆有100个座位，每位进入图书馆的读者要在登记表上登记，退出时要在登记表上注销。要几个程序？有多少个进程？（答：一个程序；为每个读者设一个进程）
（1） 当图书馆中没有座位时，后到的读者在图书馆为等待（阻塞） （2） 当图书馆中没有座位时，后到的读者不等待，立即回家。
解（1 ) 设信号量：S=100; MUTEX=1 P(S) P(MUTEX) 登记 V(MUTEX) 阅读 P(MUTEX) 注销 V(MUTEX) V(S)
解(2) 设整型变量 COUNT=100; 信号量：MUTEX=1; P(MUTEX); IF (COUNT==0) { V(MUTEX); RETURN; } COUNT=COUNT-1; 登记 V(MUTEX); 阅读 P(MUTEX); COUNT=COUNT+1; V(MUTEX); RETURN; 问题3 有一座东西方向的独木桥；用P,V操作实现： （1） 每次只允许一个人过桥； （2） 当独木桥上有行人时，同方向的行人可以同时过桥，相反方向的人必须等待。 （3） 当独木桥上有自东向西的行人时，同方向的行人可以同时过桥，从西向东的方向，只允许一个人单独过桥。（此问题和读者与写者问题相同,东向西的为读者，西向东的为写者）。 （1）解 设信号量 MUTEX=1 P (MUTEX) 过桥 V (MUTEX) (2)解 设信号量： MUTEX=1 (东西方互斥) MD=1 (东向西使用计数变量互斥) MX=1 (西向东使用计数变量互斥) 设整型变量： CD=0 (东向西的已上桥人数) CX=0 (西向东的已上桥人数)
从东向西： P (MD) IF (CD=0) {P (MUTEX) } CD=CD+1 V (MD) 过桥 P (MD) CD=CD-1 IF (CD=0) {V (MUTEX) } V (MD) 从西向东： P (MX) IF (CX=0) {P (MUTEX) } CX=CX+1 V (MX) 过桥 P (MX) CX=CX-1 IF (CX=0) {V (MUTEX) } V (MX)
(3) 解：从东向西的，和（2）相同；从西向东的和（1）相同。
问题4 有一个俱乐部，有甲乙两个服务员，当顾客有请求时，甲负责送烟，乙负责送火，无顾客请求时，服务员睡眠。顾客自己不能带烟和火，当顾客要抽烟时，可请求服务员送烟和火，烟和火还未送到时，顾客必须等待。 设信号量：SY, SH,CY,CH:初值都为0
甲服务员 REPEAT P(SY) 送烟 V(CY) UNTIL FALSE 乙服务员 REPEAT P(SH) 送火 V(CH) UNTIL FALSE 顾客 V(SY) V(SH) P(CY) P(CH) 抽烟
问题5一家四人父、母、儿子、女儿围桌而坐；桌上有一个水果盘； （1） 当水果盘空时，父亲可以放香蕉或者母亲可以放苹果，但盘中已有水果时，就不能放，父母等待。当盘中有香蕉时，女儿可吃香蕉，否则，女儿等待；当盘中有苹果时，儿子可吃，否则，儿子等待。 解 设信号量：SE=1 (空盘子)；SA＝0 （放了苹果的盘子）；SB=0 (放了香蕉的盘子)
父亲 REPEAT 剥香蕉 P(SE) 放香蕉 V(SB) UNTIL FALSE 母亲 REPEAT 削苹果 P(SE) 放苹果 V(SA) UNTIL FALSE 儿子 P(SA) 拿苹果 V(SE) 吃苹果
女儿 P(SB) 拿香蕉 V(SE) 吃香蕉
（2） 把（1）改为：儿子要吃苹果时，请母亲放苹果，女儿要吃香蕉时，请父亲放香蕉，（还是盘子为空时才可以放）。
（2）解：再增加两个信号量：SF=0, SM=0
父亲 REPEAT P(SF) 剥香蕉 P(SE) 放香蕉 V(SB) UNTIL FALSE 母亲 REPEAT P(SM) 削苹果 P(SE) 放苹果 V(SA) UNTIL FALSE 儿子 V(SM) P(SA) 拿苹果 V(SE) 吃苹果
女儿 V(SF) P(SB) 拿香蕉 V(SE) 吃香蕉
问题6有一个超市，最多可容纳N个人进入购物，当N个顾客满员时，后到的顾客在超市外等待；超市中只有一个收银员。可以把顾客和收银员看作两类进程，两类进程间存在同步关系。写出用P;V操作实现的两类进程的算法（2003年系统设计员考试的题目） 解：设信号量：S=0，C=0 (顾客与收银员的同步信号量)，M=N
收银员 P(S) 收银 V(C)
顾客 P(M) 进入店内购物 V(S) P(C) V(M)
问题7有一个理发店，店内共有20个座位供顾客等待理发，（进入理发店的顾客，都在此座位上等待理发，正在理发的顾客不占用此座位），当20个座位坐满了，后到的顾客不等待，立即回家。当没有顾客时，理发师睡眠等待。
解：设信号量：S=0.C=0,MUTEX=1 设整型变量 SM=20
理发师 REPEAT P(S) -------如无顾客，理发师等待 V(C) 叫一个顾客理发 理发 UNTIL FALSE
顾客 P(MUTEX) IF (SM=0) { V(MUTEX)――――满座，离开，回家 RETURN ELSE SM=SM-1―――――空座位数减 1 V(MUTEX) } V(S)――――――――通知理发师，增加了一个顾客，如理发师在等待则唤醒他 P(C) ———————等理发师叫自己理发 P(MUTEX) SM=SM+1―――――被叫到，释放一个空的座位 V(MUTEX) 接受理发 如果此题改为：满座时，顾客等待空座位：则 顾客进程的程序修改如下： 把SM设为信号量 SM=20 顾客 P(SM) ---------------------申请一个座位，无则等待 V(S)――――――――通知理发师，增加了一个顾客，如理发师在等待则唤醒他 P(C) ———————等理发师叫自己理发 V(SM) 接受理发 问题8一个盒子，内有黑白两种棋子（数量相等），甲每次从盒子中取出一颗黑子，乙每次从盒子中取出一颗白子，一人取了棋子后，必须等另一方取过棋子方可再取，（可假设甲先取）。 解： 设信号量：SJ=1,SY=0
甲 REPEAT P(SJ) 取一颗黑子 V(SY) UNTIL 盒子中无黑子 乙 REPEAT P(SY) 取一颗白子 V(SJ) UNTIL 盒子中无白子
（八）按要求完成下面的程序。设有三个进程，input进程、compute进程和output进程；它们通过共享一个缓冲区buf的合作关系如下： （1）input进程每次输入数据后，把数据送到buf,供compute进程计算和output进程打印； （2）comput进程每次从buf取出已输入的可计算的数据进行计算，并当output进程把输入数据打印完成后，把计算结果送入buf供output进程打印； （3）output进程每次按顺序把buf中的输入数据和计算结果在打印机上输出。 解： 设信号量：sa=1,sb=sc=sd=0, 请把能正确实现这三个进程同步关系的P、V 操作的语句填入下面的程序。 procedure input begin local data repeat get(data); p(sa); buf=data; (1) V ( sc ) v(sb); until false end; procedure compute begin locol data repeat (2) P ( sb ) data=buf; 计算data并把结果保存在data; (3) P ( sd ) buf=data;